Mikro-Inverter napelemekkel otthoni energiatároló rendszerhez

Az új energiarendszerek a központosított és láncinvertereken kívül mikro{0}}invertereket is tartalmaznak, amelyek könnyen telepíthetők és rugalmasan konfigurálhatók. Ahogy a neve is sugallja, a mikro-inverterek alacsony fogyasztásúak, ezért általában csak egy vagy néhány napelemhez csatlakoztathatók. Inverterként egy mikro-inverter alakítja át a fotovoltaikus panelekből származó kis-feszültségű egyenáramot a helyi elektromos hálózat váltakozó áramává. Míg a fotovoltaikus panelek feszültsége jellemzően 50 V körül van, az AC hálózati feszültség elérheti a több száz voltot. Ez a nagy feszültség-áram{10}}arány nagy követelményeket támaszt az átalakító erősítésével szemben. Ha ebben a helyzetben hagyományos nem -szigetelt PWM-átalakítót használunk, az a kapcsolóknál magas vagy alacsony terhelési ciklust eredményez, ami az átalakító alacsony hatásfokát és jelentős terhelést okoz az áramellátó eszközökben. Természetesen a mikro-inverterek számára előnyben részesített megoldássá vált egy csatolt induktor vagy transzformátor beépítése a konverterbe, hogy a fordulatszámon keresztüli feszültség-illesztést biztosítsanak.

Funkcionálisan a mikro{0}}inverternek három funkciót kell biztosítania: gyors leállítást (RSD), maximális teljesítménypont követést (MPPT) és inverziót. Az RSD-t a 2014-es NEC konferencián javasolták. Célja, hogy tűz vagy más katasztrófa esetén gyorsan lekapcsolja a fotovoltaikus paneleket az egyenáramú buszról, ezzel biztosítva a tűzoltók biztonságát. Az MPPT jól ismert-a fotovoltaikus iparban dolgozók számára, és korábbi cikkekben is bemutatták. A hagyományos központosított vagy sztring MPPT áramköröktől eltérően azonban a mikroinverterekben ez a funkció nem feltétlenül igényel boost áramkört; más áramkörök, például buck, full-bridge és flyback szintén használhatók. Ez elsősorban a downstream áramkörök sokféleségének köszönhető.

A mikro-inverter egy kis inverteres eszköz, amelyet közvetlenül egyetlen vagy kis számú fotovoltaikus panel mögé telepítenek, és a panel egyenáramát hálózatra-kapcsolt váltóárammá alakítják át. Fő előnye az egyes panelek független MPPT (Maximum Power Point Tracking) funkciójában rejlik, amely maximalizálja az energiatermelést, ha a panelek nem illeszkednek egymáshoz, vagy részleges árnyékolás van. Emellett alacsony szintre korlátozza a rendszer egyenfeszültségét<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

Ami az áramköri felépítést illeti, a mikro-inverterek több-fokozatúról két-fokozatúvá, majd egy-fokozatúvá [1] fejlődtek. Ha a villamos energiát a fotovoltaikus panelek bocsátják ki, és párhuzamosan kapcsolják a váltakozó áramú hálózathoz, minél kevesebb az átalakítási fokozat, annál nagyobb a hatásfok. Több-fokozatú vagy két-fokozatú mikro-inverter. Egy első{11}}fokozatú DC/DC-ből és egy-hátsó DC/AC-ból áll. Az elülső-fokozatú DC/DC MPPT és boost funkciókkal rendelkezik, amelyek a feszültséget az inverzióhoz szükséges egyenáramú buszfeszültségre emelik, a hátsó-fokozatú DC/AC pedig invertálva van, és rácsatlakozik a hálózatra.

A két-fokozatú mikroinverterek további két típusra oszthatók: feszültségforrásra és áramforrásra. A feszültségforrás típusa szabályozza a kimeneti feszültséget az AC oldalon. Az előző DC/DC fokozat kimenete stabil egyenfeszültség. Ezzel a típusú mikroinverterrel a következő DC/AC fokozat magas frekvencián működik. Az áramforrás típusú mikroinverter elsődleges vezérlőváltozója az áram. Egyenáramú oldali kimenete már nem egy stabil egyenáram, hanem egy "gőzölt zsemlehullám" váltóáramú komponenssel, amint az a 4. ábrán látható. Az ezt követő teljesítmény-frekvencia-polaritás-átalakító áramkör ezt a gőzölt zsemlehullámot pozitív és negatív kimenetekre választja szét, és egy rácshoz-kapcsolt szinuszhullámot alkot. A feszültség{9}} típusú mikroinverterekhez képest ez az áramforrás-típusú mikroinverter alacsonyabb eszközfeszültség-feszültséget és egyszerűbb felépítést és vezérlést kínál, így széles körben alkalmazzák a jelenlegi mainstream mikroinverter modellekben.

Mind a feszültség--forrás-, mind az áramforrás- A kibontható áramkör egyszerű felépítésű, a MOSFET tápfrekvencián működik, és az elsődleges veszteségek a vezetési veszteségek . 600V-950V CoolMOS™ P7, sőt 1200V IGBT is alkalmas erre az alkalmazásra. A teljes-hídáramkör egy tipikus feszültség- Az optimális kialakítás természetesen magában foglalja a különböző MOSFET-ek kiválasztását a két lábhoz a működési feltételek alapján, de 600-950 V-os CoolMOS™ P7-ek is rendelkezésre állnak. Amint a topológiából látható, a kibontható áramkör az eszköz jellemzői miatt korlátozott meddőteljesítmény-kompenzációs képességekkel rendelkezik. A teljes áthidaló inverter áramkör két irányban működhet, bőséges meddőteljesítmény kompenzációs képességet biztosítva, de további LCL szűrőt igényel.